Un ragazzo afghano vende palloncini a Kabul. Non dovremmo preoccuparci di usare l’elio per le celebrazioni perché, come dice un esperto, ” L’elio usato nei palloncini delle feste fa sì che tutti si preoccupino di questa risorsa.”Gemunu Amarasinghe / AP hide caption
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Un ragazzo afghano vende palloncini a Kabul., Non dovremmo preoccuparci di usare l’elio per le celebrazioni perché, come dice un esperto, ” L’elio usato nei palloncini delle feste fa sì che tutti si preoccupino di questa risorsa.”
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L’elio è il secondo elemento più comune nell’universo, ma è relativamente raro sulla Terra. Svolge anche un ruolo sorprendente in tutto, dall’esplorazione spaziale al calcolo quantistico.
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ad Onda Corta, celebra il 150 ° anniversario della tavola periodica con i profili di alcuni dei suoi elementi preferiti. Qui ci sono cinque cose che non si può avere conosciuto su elio.
L’elio è l’unico elemento sul pianeta che è una risorsa completamente non rinnovabile.,
Sulla Terra, l’elio viene generato in profondità nel sottosuolo attraverso il decadimento radioattivo naturale di elementi come uranio e torio. “Ci vogliono molti, molti millenni per produrre l’elio che è qui sulla Terra”, dice Sophia Hayes, un chimico della Washington University di St. Louis. L’elio filtra attraverso la crosta terrestre e rimane intrappolato in sacche di gas naturale, dove può essere estratto.
Come l’idrogeno, il suo immediato predecessore sulla tavola periodica, l’elio è leggero. Ma a differenza dell’idrogeno, non si combina facilmente con altri elementi., Quindi, una volta che l’elio raggiunge la superficie, può facilmente sfuggire all’attrazione gravitazionale della Terra.
Altre risorse, come petrolio e gas, possono trasformarsi in inquinamento o essere difficili da riciclare. Ma solo l’elio scompare fisicamente dal pianeta. “È l’unico elemento dell’intera tavola periodica che sfugge alla Terra e va nello spazio”, dice Hayes.
L’America una volta pensava che l’elio avrebbe cambiato le sorti della guerra.
Durante la prima guerra mondiale, l’aviazione era ancora agli inizi e i dirigibili erano considerati armi da guerra all’avanguardia., Gli zeppelin tedeschi erano le armi strategiche del loro tempo, alla deriva su obiettivi civili e sganciando bombe dalle loro gondole.
Ma gli zeppelin avevano una vulnerabilità critica: erano pieni di idrogeno altamente infiammabile. Dopo alcune incursioni di zeppelin su Londra, le truppe britanniche svilupparono proiettili incendiari che avrebbero “illuminato l’idrogeno nei dirigibili”, dice David Aubin, professore di storia della scienza alla Sorbona Université di Parigi.
Nel frattempo, gli scienziati americani avevano appena scoperto grandi depositi di elio in giacimenti di gas naturale in luoghi come Kansas., Aubin dice che il governo nazionalizzato rapidamente la sua fornitura di elio non infiammabile e si precipitò in Europa per riempire dirigibili d’attacco.
L’elio non fu usato prima della fine della guerra, dice Aubin, ma “avevano migliaia di cilindri riempiti, sulle banchine di New Orleans pronti per essere spediti in Europa nel novembre del 1918, quindi sarebbe stato usato molto presto.”
Infatti, nel marzo del 1919, Assistente Segretario della Marina Franklin D., Roosevelt disse al New York Times: “Se la guerra fosse durata fino alla prossima primavera, i governi britannico e americano avrebbero inviato dirigibili rigidi pieni di elio su punti strategici della Germania, ciascuno in grado di far cadere un ‘totale di 10 tonnellate o più di esplosivi.”
Gli Stati Uniti hanno continuato a controllare la fornitura mondiale di elio dopo la guerra (questo è il motivo per cui il famoso zeppelin tedesco Hindenburg è stato riempito di idrogeno quando è esploso nel 1937). E i militari continuarono a sperimentare con i dirigibili fino alla seconda guerra mondiale, quando divenne chiaro che gli aerei ad ala fissa fornivano numerosi vantaggi.,
Il dirigibile Akron della U. S. Navy, prende il volo nel 1931. Due anni dopo, si è schiantato in caso di maltempo, uccidendo 73. AP hide caption
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La U. S. Navy dirigibile Akron, prende il volo nel 1931. Due anni dopo, si è schiantato in caso di maltempo, uccidendo 73.
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L’elio era essenziale per le prime missioni sulla luna.
Un razzo è fondamentalmente due serbatoi molto grandi: in un serbatoio c’è il carburante, e nell’altro c’è l’ossidante, di solito l’ossigeno., Quando il carburante e l’ossidante escono dai serbatoi, lasciano un vuoto dietro, il che può causare l’arresto del flusso del carburante.
La soluzione sta iniettando un altro gas per spingere il carburante fuori. Quel gas dovrebbe essere leggero, altamente comprimibile, quindi non occupa molto spazio e non reattivo, quindi non scherza con il carburante. Elio risulta essere perfetto per il lavoro.
L’elio è stato utilizzato nei giganteschi razzi Saturn V che trasportavano gli astronauti Apollo nello spazio., È stato anche utilizzato nel modulo di comando e servizio che è andato sulla luna e nel lander lunare che ha trasportato Neil Armstrong e Buzz Aldrin da e verso la superficie.
L’elio utilizzato nel programma Apollo proveniva in realtà dalla Riserva strategica di elio al di fuori di Amarillo, in Texas. La riserva è stata avviata verso la fine della prima guerra mondiale, come parte di uno sforzo governativo per mantenere una fornitura strategica di elio.
Oggi, l’elio è high-tech
L’elio è richiesto oggi, ma per ragioni molto diverse rispetto al secolo scorso., Questa volta, gran parte della domanda ha a che fare con la capacità dell’elio di liquefare a temperature molto basse — solo 4,2 gradi Kelvin (-452,1 F).
“A volte i miei colleghi di astrofisica mi dicono che la temperatura dello spazio esterno è di 3 Kelvin”, dice Hayes. “Quindi è solo un grado diverso dalla temperatura dello spazio esterno, è così freddo.”
Hayes gestisce un laboratorio che utilizza materiali molto speciali chiamati superconduttori. L’elettricità può fluire attraverso questi materiali senza alcuna resistenza. “Questo crea campi magnetici molto, molto grandi”, dice.,
Hayes utilizza questi campi per studiare i processi chimici, ma sono anche usati in medicina per l’immagine del corpo umano. La risonanza magnetica o risonanza magnetica, la tecnologia utilizza superconduttori raffreddati da elio liquido.
I chip superconduttori nel computer quantistico Sycamore di Google sono raffreddati con elio liquido. Hannah Benet / Google hide caption
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Hannah Benet/Google
I chip superconduttori nel computer quantistico Sycamore di Google sono raffreddati con elio liquido.,
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E non è l’unica applicazione. I bit superconduttori sono anche al centro di alcuni dei computer quantistici più avanzati attualmente in fase di sviluppo. Google ha recentemente detto che un computer sviluppato aveva battuto il computer convenzionale più veloce del mondo quando conduceva un calcolo specializzato. Tale “supremazia quantistica”, se continua a svilupparsi, potrebbe alla fine consentire alle agenzie di intelligence di decifrare praticamente qualsiasi codice.,
L’elio nella sua forma gassosa viene utilizzato anche nella fabbricazione di elettronica convenzionale e continua ad essere utilizzato nei razzi da aziende all’avanguardia come SpaceX.
Ma è anche a scarseggiare.
La fornitura mondiale di elio si trova ancora in una manciata di paesi: Stati Uniti, Algeria e Qatar. Se uno qualsiasi di questi paesi sperimenta un problema con la produzione, il prezzo dell’elio può picco, Hayes dice.
La costante volatilità dei prezzi dell’elio sta costringendo i ricercatori a riconsiderare il modo in cui usano il gas, dice., Infatti, è stata costretta a naftalina alcuni dei suoi magneti superconduttori perché il prezzo è troppo alto. Si preoccupa che a meno che la volatilità dei prezzi non possa essere portata sotto controllo, la ricerca in una varietà di aree importanti sarà ridotta o addirittura abbandonata.